JP6157925B2 - Carbon dioxide separation and recovery device and operation method thereof - Google Patents

Carbon dioxide separation and recovery device and operation method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP6157925B2
JP6157925B2 JP2013106435A JP2013106435A JP6157925B2 JP 6157925 B2 JP6157925 B2 JP 6157925B2 JP 2013106435 A JP2013106435 A JP 2013106435A JP 2013106435 A JP2013106435 A JP 2013106435A JP 6157925 B2 JP6157925 B2 JP 6157925B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
liquid
carbon dioxide
rich liquid
regenerative heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013106435A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014226583A (en
Inventor
橋 幸 夫 大
橋 幸 夫 大
川 斗 小
川 斗 小
村 英 夫 北
村 英 夫 北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2013106435A priority Critical patent/JP6157925B2/en
Priority to US14/163,268 priority patent/US9248397B2/en
Priority to EP14152866.1A priority patent/EP2805757B1/en
Priority to AU2014200565A priority patent/AU2014200565B2/en
Priority to CN201410059738.5A priority patent/CN104174257B/en
Publication of JP2014226583A publication Critical patent/JP2014226583A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6157925B2 publication Critical patent/JP6157925B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation

Description

本発明の実施形態は、二酸化炭素分離回収装置及びその運転方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a carbon dioxide separation and recovery device and an operation method thereof.

近年、二酸化炭素の回収に関し、地球規模で懸念される地球温暖化問題に対する有効な対策として二酸化炭素回収貯留技術が注目されている。特に、火力発電所やプロセス排出ガスを対象に、二酸化炭素を水溶液により回収する手法が検討されている。例えば、二酸化炭素含有ガスを吸収液に吸収させてリッチ液を生成する吸収塔と、吸収塔から排出されたリッチ液を加熱することにより二酸化炭素を蒸気と共に放散させて分離し、生成されたリーン液を吸収塔に戻す再生塔とを備えた二酸化炭素回収装置が知られている。この二酸化炭素回収装置では、再生熱交換器を用いて低温のリッチ液を高温のリーン液で予熱してから再生塔に供給することで、二酸化炭素の放散に要するエネルギ量を低減させている。   In recent years, carbon dioxide capture and storage technology has attracted attention as an effective measure for the global warming problem of concern on a global scale regarding the capture of carbon dioxide. In particular, a technique for recovering carbon dioxide with an aqueous solution is being studied for thermal power plants and process exhaust gas. For example, an absorption tower that generates a rich liquid by absorbing a carbon dioxide-containing gas into an absorption liquid and a lean liquid that is generated by separating and separating carbon dioxide together with steam by heating the rich liquid discharged from the absorption tower. A carbon dioxide recovery device including a regeneration tower for returning a liquid to an absorption tower is known. In this carbon dioxide recovery device, a regenerative heat exchanger is used to preheat a low-temperature rich liquid with a high-temperature lean liquid and then supply the regenerated tower to reduce the amount of energy required for carbon dioxide emission.

しかし、リッチ液及びリーン液は再生熱交換器内を液相で流通しているため、吸収液間での熱伝達特性は低かった。また、再生塔でのエネルギ投入量を低減させるために、再生熱交換器によりリッチ液の温度を再生塔の運転温度近くまで昇温させる場合、再生熱交換器の出口付近では、リッチ液とリーン液との温度差が小さくなる。すなわち、再生熱交換器の出口付近では、リーン液からリッチ液へ熱を伝えるための駆動力が小さくなるため、再生熱交換器を大型化し、広い伝熱面積を確保する必要があった。これに対し、再生熱交換器の出口付近におけるリッチ液とリーン液との温度差を大きくした場合、再生塔におけるリッチ液の昇温幅が大きくなり、再生塔でのエネルギ投入量が増加する。   However, since the rich liquid and the lean liquid are circulated in the regenerative heat exchanger in the liquid phase, the heat transfer characteristics between the absorbing liquids are low. In order to reduce the amount of energy input in the regeneration tower, when the temperature of the rich liquid is raised to near the operating temperature of the regeneration tower by the regeneration heat exchanger, the rich liquid and the lean are near the outlet of the regeneration heat exchanger. The temperature difference from the liquid is reduced. That is, in the vicinity of the outlet of the regenerative heat exchanger, the driving force for transferring heat from the lean liquid to the rich liquid becomes small, so it is necessary to enlarge the regenerative heat exchanger and ensure a wide heat transfer area. On the other hand, when the temperature difference between the rich liquid and the lean liquid in the vicinity of the outlet of the regenerative heat exchanger is increased, the temperature rise range of the rich liquid in the regeneration tower is increased, and the amount of energy input in the regeneration tower is increased.

このような問題を解決するために、熱伝達特性が高くコンパクトなプレート型の再生熱交換器が用いられている。また、リッチ液側の圧力を低く設定し、再生熱交換器の出口に向かって昇温していく過程において、リッチ液から水蒸気及び二酸化炭素ガスを発生させることが考えられる。この場合、水蒸気発生時の蒸発潜熱とリッチ液中からの二酸化炭素ガス発生の解離熱の分だけ余分にリーン液から熱回収を行うことができる。そのため、リッチ液の温度を再生塔の運転温度近くまで昇温させなくても、再生塔でのエネルギ投入量を抑えることができる。また、リッチ液とリーン液との温度差を小さくしなくてもよく、再生熱交換器の伝熱面積の増大を抑えることができる。   In order to solve such a problem, a compact plate-type regenerative heat exchanger having high heat transfer characteristics is used. Further, it is conceivable that steam and carbon dioxide gas are generated from the rich liquid in the process of setting the pressure on the rich liquid side low and raising the temperature toward the outlet of the regenerative heat exchanger. In this case, it is possible to recover heat from the lean liquid by an amount corresponding to the latent heat of vaporization at the time of water vapor generation and the dissociation heat of carbon dioxide gas generation from the rich liquid. Therefore, the amount of energy input in the regeneration tower can be suppressed without raising the temperature of the rich liquid to near the operating temperature of the regeneration tower. Moreover, it is not necessary to reduce the temperature difference between the rich liquid and the lean liquid, and an increase in the heat transfer area of the regenerative heat exchanger can be suppressed.

しかし、プレート型の再生熱交換器において、リッチ液が液体とガスとが混合した気液二相流になると、プレートで挟まれた複数の流路における流量が不均一になる。また、気液二相流のガス成分が多くなると、プレート型再生熱交換器の伝熱面が乾燥する。その結果、再生熱交換器の伝熱性能が劣化したり、運転が不安定になったりする。一方、再生熱交換器におけるリッチ液の昇温幅を小さくし、ガスの発生を抑制した場合、リーン液から十分に熱回収を行えず、再生塔でのエネルギ投入量低減効果が小さくなる。   However, in the plate-type regenerative heat exchanger, when the rich liquid becomes a gas-liquid two-phase flow in which the liquid and the gas are mixed, the flow rates in the plurality of flow paths sandwiched between the plates become uneven. Further, when the gas component of the gas-liquid two-phase flow increases, the heat transfer surface of the plate type regenerative heat exchanger is dried. As a result, the heat transfer performance of the regenerative heat exchanger deteriorates or the operation becomes unstable. On the other hand, when the temperature rise of the rich liquid in the regenerative heat exchanger is reduced to suppress the generation of gas, heat cannot be sufficiently recovered from the lean liquid, and the effect of reducing the amount of energy input in the regenerator becomes small.

特開２００４−３２３３３９号公報JP 2004-323339 A

本発明が解決しようとする課題は、再生熱交換器における回収熱量を増大させ、かつ安定的に運転する二酸化炭素分離回収装置及びその運転方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a carbon dioxide separation and recovery device that increases the amount of heat recovered in a regenerative heat exchanger and operates stably, and an operating method thereof.

本実施形態によれば、二酸化炭素分離回収装置は、二酸化炭素含有ガスが導入され、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収したリッチ液を排出する吸収塔と、吸収液を加熱して、前記吸収液から二酸化炭素を含むガスを放出させ、前記リッチ液よりも二酸化炭素濃度の低いリーン液を排出する再生塔と、前記リーン液を用いて前記リッチ液を加熱する第１再生熱交換器及び第２再生熱交換器と、を備える。前記第１再生熱交換器は、プレート型熱交換器であり、前記吸収塔から排出された前記リッチ液を、前記第２再生熱交換器から排出された前記リーン液を用いて加熱し、液相のリッチ液を排出し、前記第２再生熱交換器は、シェルアンドチューブ型熱交換器であり、前記第１再生熱交換器から排出された液相の前記リッチ液を、前記再生塔から排出された前記リーン液を用いて加熱し、前記リッチ液から水蒸気及び二酸化炭素ガスを発生させる。前記第１再生熱交換器から排出された前記リーン液が前記吸収塔に供給され、前記第２再生熱交換器から排出された前記リッチ液、前記水蒸気及び二酸化炭素ガスが前記再生塔に供給される。   According to the present embodiment, the carbon dioxide separation and recovery apparatus is configured such that the carbon dioxide-containing gas is introduced, the absorption tower that discharges the rich liquid that is brought into contact with the absorption liquid that absorbs carbon dioxide and absorbs carbon dioxide, and the absorption liquid. A regeneration tower that discharges a gas containing carbon dioxide from the absorbing liquid and discharges a lean liquid having a lower carbon dioxide concentration than the rich liquid, and a first heating the rich liquid using the lean liquid. A regenerative heat exchanger and a second regenerative heat exchanger. The first regenerative heat exchanger is a plate heat exchanger, and the rich liquid discharged from the absorption tower is heated using the lean liquid discharged from the second regenerative heat exchanger, Phase rich liquid is discharged, and the second regenerative heat exchanger is a shell-and-tube heat exchanger, and the liquid rich liquid discharged from the first regenerative heat exchanger is discharged from the regeneration tower. Heating is performed using the discharged lean liquid, and water vapor and carbon dioxide gas are generated from the rich liquid. The lean liquid discharged from the first regeneration heat exchanger is supplied to the absorption tower, and the rich liquid, water vapor, and carbon dioxide gas discharged from the second regeneration heat exchanger are supplied to the regeneration tower. The

第１の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by 1st Embodiment. 第２の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by 2nd Embodiment. 第３の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by 3rd Embodiment. 第４の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by 4th Embodiment. 第５の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by 5th Embodiment. 第６の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by 6th Embodiment. 第７の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by 7th Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）図１は、第１の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。図１に示すように、二酸化炭素分離回収装置は、吸収塔１、プレート型の第１再生熱交換器５、シェルアンドチューブ型の第２再生熱交換器２１、再生塔６、リボイラー８、リーン液タンク１１、及びリーン液冷却器１３を備えている。   (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a carbon dioxide separation and recovery apparatus according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, the carbon dioxide separation and recovery apparatus includes an absorption tower 1, a plate-type first regeneration heat exchanger 5, a shell-and-tube-type second regeneration heat exchanger 21, a regeneration tower 6, a reboiler 8, a lean A liquid tank 11 and a lean liquid cooler 13 are provided.

火力発電所等からの燃焼排ガス３は、燃焼排ガス供給口（図示せず）を介して吸収塔１の下部に導入される。吸収塔１では、燃焼排ガス３と吸収液とが接触し、燃焼排ガス３中の二酸化炭素が吸収液に吸収される。吸収液は、吸収塔１の上部から導入され、気液接触の効率を高めるための充填材が充填された充填層２を通過し、吸収塔１内を流下する。吸収液として、例えばアミン化合物と水との混合物を使用することができる。   Combustion exhaust gas 3 from a thermal power plant or the like is introduced into the lower part of the absorption tower 1 through a combustion exhaust gas supply port (not shown). In the absorption tower 1, the combustion exhaust gas 3 comes into contact with the absorption liquid, and carbon dioxide in the combustion exhaust gas 3 is absorbed by the absorption liquid. The absorption liquid is introduced from the upper part of the absorption tower 1, passes through the packed bed 2 filled with a filler for increasing the efficiency of gas-liquid contact, and flows down in the absorption tower 1. As the absorbing liquid, for example, a mixture of an amine compound and water can be used.

燃焼排ガス３中の二酸化炭素の大部分は吸収液に吸収され、二酸化炭素含有量が減少した排ガスが吸収塔１の塔頂から排出される。吸収塔１から排出された排ガスは、吸収塔還流冷却器１４により冷却されて水分が凝縮し、気液分離器１５により水分と分離され、脱二酸化炭素ガス１６が外部に排出される。気液分離機１５で分離された水分は、吸収液成分を含んでいるため、吸収塔１に戻される。   Most of the carbon dioxide in the combustion exhaust gas 3 is absorbed by the absorption liquid, and the exhaust gas having a reduced carbon dioxide content is discharged from the top of the absorption tower 1. The exhaust gas discharged from the absorption tower 1 is cooled by the absorption tower reflux cooler 14 to condense the water, separated from the water by the gas-liquid separator 15, and the carbon dioxide removal gas 16 is discharged to the outside. The water separated by the gas-liquid separator 15 is returned to the absorption tower 1 because it contains an absorption liquid component.

吸収塔１の底部には、二酸化炭素を吸収した吸収液であるリッチ液が溜まる。吸収塔１の底部に溜まったリッチ液は、吸収塔１の底部から排出され、リッチ液移送ポンプ４により、第１再生熱交換器５及び第２再生熱交換器２１を通過する。リッチ液は、第１再生熱交換器５及び第２再生熱交換器２１において、再生塔６の底部から排出される高温のリーン液によって加熱される。加熱されたリッチ液は、再生塔６に供給される。   At the bottom of the absorption tower 1, a rich liquid that is an absorption liquid that has absorbed carbon dioxide is accumulated. The rich liquid accumulated at the bottom of the absorption tower 1 is discharged from the bottom of the absorption tower 1 and passes through the first regeneration heat exchanger 5 and the second regeneration heat exchanger 21 by the rich liquid transfer pump 4. The rich liquid is heated by the high-temperature lean liquid discharged from the bottom of the regeneration tower 6 in the first regeneration heat exchanger 5 and the second regeneration heat exchanger 21. The heated rich liquid is supplied to the regeneration tower 6.

再生塔６に供給されたリッチ液は、気液接触の効率を高めるための充填材が充填された充填層７を通過し、再生塔６内を流下し、再生塔６の底部に溜まる。再生塔６の底部に溜まった吸収液は、その一部が再生塔６の底部から排出され、再生塔６とリボイラー８との間を循環する。吸収液は、リボイラー８において加熱媒体９により加熱され、蒸気と二酸化炭素ガスを発生する。発生した蒸気と二酸化炭素ガスは、再生塔６内に戻され、充填層７を通過して上昇し、流下する吸収液を加熱する。その結果、再生塔６に供給されたリッチ液から二酸化炭素ガスと水蒸気が放出され、再生塔６の底部には二酸化炭素ガスを放出した吸収液であるリーン液が溜まる。   The rich liquid supplied to the regeneration tower 6 passes through the packed bed 7 filled with a filler for increasing the efficiency of gas-liquid contact, flows down in the regeneration tower 6, and accumulates at the bottom of the regeneration tower 6. A part of the absorbing liquid accumulated at the bottom of the regeneration tower 6 is discharged from the bottom of the regeneration tower 6 and circulates between the regeneration tower 6 and the reboiler 8. The absorbing liquid is heated by the heating medium 9 in the reboiler 8 to generate steam and carbon dioxide gas. The generated vapor and carbon dioxide gas are returned to the regeneration tower 6 and rise through the packed bed 7 to heat the absorption liquid flowing down. As a result, carbon dioxide gas and water vapor are released from the rich liquid supplied to the regeneration tower 6, and a lean liquid that is an absorbing liquid from which the carbon dioxide gas has been released accumulates at the bottom of the regeneration tower 6.

吸収液から放出された二酸化炭素ガスと水蒸気を含む排ガスは、再生塔６の塔頂から排出される。再生塔６から排出された排ガスは、再生塔還流冷却器１７により冷却されて水分が凝縮し、気液分離器１８により水分と分離され、二酸化炭素ガス１９が外部に排出される。一方、気液分離機１８で分離された水分は、吸収液中の水分濃度を一定に保つため、再生塔６に戻される。   The exhaust gas containing carbon dioxide gas and water vapor released from the absorption liquid is discharged from the top of the regeneration tower 6. The exhaust gas discharged from the regeneration tower 6 is cooled by the regeneration tower reflux cooler 17 to condense moisture, separated from the moisture by the gas-liquid separator 18, and the carbon dioxide gas 19 is discharged to the outside. On the other hand, the water separated by the gas-liquid separator 18 is returned to the regeneration tower 6 in order to keep the water concentration in the absorption liquid constant.

再生塔６の底部には、二酸化炭素溶存濃度が低下した吸収液であるリーン液が溜まっている。リーン液は再生塔６の底部から排出され、リーン液移送ポンプ１０により、第２再生熱交換器２１及び第１再生熱交換器５を順に通過する。このリーン液は、第２再生熱交換器２１及び第１再生熱交換器５において、吸収塔１の底部から排出される低温のリッチ液を加熱する。第１再生熱交換器５を通過したリーン液は、リーン液タンク１１内に貯留される。リーン液タンク１１に貯留されたリーン液は、リーン液戻りポンプ１２により、リーン液冷却器１３を介して吸収塔１の上部に供給される。吸収塔１に供給されたリーン液は、燃焼排ガス３中の二酸化炭素の吸収に再利用される。   At the bottom of the regeneration tower 6, a lean liquid that is an absorbing liquid having a reduced concentration of carbon dioxide is collected. The lean liquid is discharged from the bottom of the regeneration tower 6, and sequentially passes through the second regeneration heat exchanger 21 and the first regeneration heat exchanger 5 by the lean liquid transfer pump 10. This lean liquid heats the low-temperature rich liquid discharged from the bottom of the absorption tower 1 in the second regenerative heat exchanger 21 and the first regenerative heat exchanger 5. The lean liquid that has passed through the first regenerative heat exchanger 5 is stored in the lean liquid tank 11. The lean liquid stored in the lean liquid tank 11 is supplied to the upper portion of the absorption tower 1 via the lean liquid cooler 13 by the lean liquid return pump 12. The lean liquid supplied to the absorption tower 1 is reused for absorption of carbon dioxide in the combustion exhaust gas 3.

次に、第１再生熱交換器５及び第２再生熱交換器２１について説明する。第１再生熱交換器５及び第２再生熱交換器２１は、吸収塔１から再生塔６へと向かうリッチ液ラインと、再生塔６から吸収塔１へと向かうリーン液ラインが交差する地点に直列に配置されている。   Next, the first regenerative heat exchanger 5 and the second regenerative heat exchanger 21 will be described. The first regenerative heat exchanger 5 and the second regenerative heat exchanger 21 are located at a point where a rich liquid line from the absorption tower 1 to the regeneration tower 6 and a lean liquid line from the regeneration tower 6 to the absorption tower 1 intersect. They are arranged in series.

第１再生熱交換器５はコンパクトなプレート型熱交換器である。再生塔６からのリーン液は、リボイラー８で加熱された際に得た余熱を有しているが、第２再生熱交換器２１においてリッチ液を加熱した分だけ余熱が減少した状態で第１再生熱交換器５に供給される。第１再生熱交換器５では、リーン液の余熱でリッチ液を加熱する。リッチ液は、所定の圧力・温度を超えると、水蒸気及び二酸化炭素ガスを発生し始めるが、第１再生熱交換器５では、水蒸気及び二酸化炭素ガスが発生しない程度にリッチ液を加熱する。   The first regenerative heat exchanger 5 is a compact plate heat exchanger. The lean liquid from the regeneration tower 6 has residual heat obtained when heated by the reboiler 8, but the first heat is reduced in the amount of residual heat by the amount of heating of the rich liquid in the second regeneration heat exchanger 21. It is supplied to the regenerative heat exchanger 5. In the first regenerative heat exchanger 5, the rich liquid is heated by the residual heat of the lean liquid. When the rich liquid exceeds a predetermined pressure and temperature, it begins to generate water vapor and carbon dioxide gas, but the first regeneration heat exchanger 5 heats the rich liquid to such an extent that water vapor and carbon dioxide gas are not generated.

第１再生熱交換器で加熱されたリッチ液は、シェルアンドチューブ型熱交換器である第２再生熱交換器２１のリッチ液入口２４を介してシェル側に供給され、第２再生熱交換器２１の下部に液相として溜まる。例えば、シェルアンドチューブ型熱交換器として、ケトルリボイラー型熱交換器を用いることができる。再生塔６からのリーン液は、リーン液入口２７を介して第２再生熱交換器２１のリーン液流路２３に供給され、下部に溜まっているリッチ液を加熱する。これにより、リッチ液からは水蒸気及び二酸化炭素ガスが放出され、重力によって、ガスとガスを放出した後のセミリーン液とに分離される。リッチ液から放出されたガスは、シェル側上部のガス出口２５から排出され、再生塔６に供給される。ガスを放出して二酸化炭素濃度が下がったリッチ液（セミリーン液）は、シェルの図中左側にある堰２０を越えてセミリーン液出口２６から排出される。このセミリーン液は、ポンプ２２によって再生塔６に供給される。   The rich liquid heated in the first regenerative heat exchanger is supplied to the shell side via the rich liquid inlet 24 of the second regenerative heat exchanger 21 that is a shell-and-tube heat exchanger, and the second regenerative heat exchanger. It accumulates in the lower part of 21 as a liquid phase. For example, a kettle reboiler type heat exchanger can be used as the shell and tube type heat exchanger. The lean liquid from the regeneration tower 6 is supplied to the lean liquid flow path 23 of the second regenerative heat exchanger 21 through the lean liquid inlet 27 to heat the rich liquid accumulated in the lower part. As a result, water vapor and carbon dioxide gas are released from the rich liquid and separated into a semi-lean liquid after the gas is released by gravity. The gas released from the rich liquid is discharged from the gas outlet 25 at the upper part on the shell side and supplied to the regeneration tower 6. The rich liquid (semi-lean liquid) in which the carbon dioxide concentration is reduced by releasing the gas passes through the weir 20 on the left side of the shell in the figure and is discharged from the semi-lean liquid outlet 26. This semi-lean liquid is supplied to the regeneration tower 6 by a pump 22.

第２再生熱交換器２１で余熱の一部を奪われたリーン液は、リーン液出口２８から排出され、第１再生熱交換器５に供給され、吸収塔１からの低温リッチ液を加熱する。   The lean liquid from which part of the residual heat has been removed by the second regenerative heat exchanger 21 is discharged from the lean liquid outlet 28 and supplied to the first regenerative heat exchanger 5 to heat the low-temperature rich liquid from the absorption tower 1. .

以上のように、本実施形態では、リッチ液は、プレート型の第１再生熱交換器５内を液相として流れ、シェルアンドチューブ型の第２再生熱交換器２１において水蒸気と二酸化炭素ガスを放出する。第１再生熱交換器５では、液相のリッチ液だけをリーン液で加熱するので、機器をコンパクトにできる。また、偏流による伝熱性能劣化を抑制し、安定した運転を実現することができる。また、第２再生熱交換器２１においてリッチ液からガスを放出することで、水蒸気発生や二酸化炭素ガス解離時の潜熱を利用することができ、リーン液からの回収熱量を増大させることができる。   As described above, in the present embodiment, the rich liquid flows as a liquid phase in the plate-type first regenerative heat exchanger 5, and steam and carbon dioxide gas are supplied in the shell-and-tube second regenerative heat exchanger 21. discharge. In the first regenerative heat exchanger 5, only the liquid rich liquid is heated with the lean liquid, so that the device can be made compact. In addition, it is possible to suppress heat transfer performance deterioration due to drift and to realize stable operation. Further, by releasing the gas from the rich liquid in the second regenerative heat exchanger 21, it is possible to use the latent heat at the time of water vapor generation or carbon dioxide gas dissociation, and the amount of heat recovered from the lean liquid can be increased.

そのため、本実施形態によれば、再生熱交換器における回収熱量を増大させ、かつ再生熱交換器を含む二酸化炭素分離回収装置全体を安定的に運転することができる。また、再生塔６において吸収液から二酸化炭素を放散させるために必要なエネルギ投入量を削減することが可能となる。   Therefore, according to this embodiment, the amount of recovered heat in the regenerative heat exchanger can be increased, and the entire carbon dioxide separation and recovery device including the regenerative heat exchanger can be stably operated. In addition, it is possible to reduce the amount of energy input required to dissipate carbon dioxide from the absorbing solution in the regeneration tower 6.

なお、第２再生熱交換器２１では、リッチ液が加熱されて水蒸気及び二酸化炭素ガスが発生し、気液二相流になる。ガスの滞留等を考慮すると、この気液二相流は、下降流よりも、上昇流又は水平流にすることが好ましい。   In the second regenerative heat exchanger 21, the rich liquid is heated to generate water vapor and carbon dioxide gas, which becomes a gas-liquid two-phase flow. In consideration of gas stagnation and the like, this gas-liquid two-phase flow is preferably an upward flow or a horizontal flow rather than a downward flow.

また、上記第１の実施形態では、第２再生熱交換器２１として、シェルアンドチューブ型熱交換器を用いる例について説明したが、二重管式熱交換器、容器にコイル状チューブを浸漬したジャケット型、渦板型などの熱交換器を使用することも可能である。更にチューブ自体も、外表面や内表面にフィン等の加工を施したものを使用することが可能である。   Moreover, in the said 1st Embodiment, although the example using a shell and tube type heat exchanger was demonstrated as the 2nd reproduction | regeneration heat exchanger 21, a double tube type heat exchanger and the coiled tube were immersed in the container. It is also possible to use a heat exchanger such as a jacket type or a vortex plate type. Furthermore, it is possible to use the tube itself having an outer surface or an inner surface processed with fins or the like.

（第２の実施形態）図２は、第２の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。本実施形態による二酸化炭素分離回収装置は、図１に示す第１の実施形態と比較して、シェルアンドチューブ型熱交換器である第２再生熱交換器２１のチューブ側にリッチ液を供給する点で相違する。   (Second Embodiment) FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a carbon dioxide separation and recovery apparatus according to a second embodiment. Compared with the first embodiment shown in FIG. 1, the carbon dioxide separation and recovery apparatus according to this embodiment supplies a rich liquid to the tube side of the second regenerative heat exchanger 21 that is a shell-and-tube heat exchanger. It is different in point.

第１再生熱交換器５で加熱された液相のリッチ液は、リッチ液入口２４を介して第２再生熱交換器２１に供給される。また、再生塔６からの高温リーン液が、リーン液入口２７を介して、第２再生熱交換器２１のシェル側に供給される。   The liquid rich liquid heated in the first regenerative heat exchanger 5 is supplied to the second regenerative heat exchanger 21 via the rich liquid inlet 24. In addition, the high-temperature lean liquid from the regeneration tower 6 is supplied to the shell side of the second regenerative heat exchanger 21 through the lean liquid inlet 27.

第２再生熱交換器２１においてリッチ液を加熱することで、水蒸気及び二酸化炭素ガスが発生する。リッチ液は気液二相の状態で水平に流れ、図中右側の水室で重力によって気液分離され、ガスはガス出口２５を介して排出され、再生塔６の上部に供給される。一方、液体はセミリーン液出口２６を介して排出され、ポンプ２２によって再生塔６の上部に供給される。リーン液はシェル側を流れてリッチ液を加熱した後、リーン液出口２８から排出され、再生熱交換器５に供給される。   Steam and carbon dioxide gas are generated by heating the rich liquid in the second regenerative heat exchanger 21. The rich liquid flows horizontally in a gas-liquid two-phase state, and gas-liquid is separated by gravity in the water chamber on the right side in the figure, and the gas is discharged through the gas outlet 25 and supplied to the upper portion of the regeneration tower 6. On the other hand, the liquid is discharged through the semi-lean liquid outlet 26 and is supplied to the upper portion of the regeneration tower 6 by the pump 22. The lean liquid flows on the shell side to heat the rich liquid, and is then discharged from the lean liquid outlet 28 and supplied to the regenerative heat exchanger 5.

このような構成によっても、上記第１の実施形態と同様に、第１再生熱交換器５では、液相のリッチ液だけをリーン液で加熱するので、機器をコンパクトにできる。また、偏流による伝熱性能劣化を抑制し、安定した運転を実現することができる。また、第２再生熱交換器２１においてリッチ液からガスを放出することで、水蒸気発生や二酸化炭素ガス解離時の潜熱を利用することができ、リーン液からの回収熱量を増大させることができる。   Even with such a configuration, as in the first embodiment, the first regenerative heat exchanger 5 heats only the liquid rich liquid with the lean liquid, so that the device can be made compact. In addition, it is possible to suppress heat transfer performance deterioration due to drift and to realize stable operation. Further, by releasing the gas from the rich liquid in the second regenerative heat exchanger 21, it is possible to use the latent heat at the time of water vapor generation or carbon dioxide gas dissociation, and the amount of heat recovered from the lean liquid can be increased.

（第３実施形態）図３は、第３の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。本実施形態による二酸化炭素分離回収装置は、図１に示す第１の実施形態と比較して、シェルアンドチューブ型熱交換器である第２再生熱交換器２１を垂直設置し、チューブ側にリッチ液を下向きに流す流下液膜型とする点で相違する。   (Third Embodiment) FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a carbon dioxide separation and recovery apparatus according to a third embodiment. Compared with the first embodiment shown in FIG. 1, the carbon dioxide separation and recovery apparatus according to this embodiment has a second regenerative heat exchanger 21 that is a shell-and-tube heat exchanger installed vertically and is rich on the tube side. It differs in that it is a falling film type that allows the liquid to flow downward.

第２再生熱交換器２１のチューブ側頂部のリッチ液入口２４を介してリッチ液が供給される。この場合、供給口の上流側に減圧弁等を設けてリッチ液を減圧し、多量のガスを発生させてチューブ内を下降する液量を減らすことが好ましい。これによって、チューブ壁面に薄い液膜を形成させ、中心部にガスが通り抜ける空間を確保する。液膜はシェル側を流れる再生塔６からの高温リーン液で加熱され、さらにガスを発生しながら落下する。発生したガスは中心部の空間を上方に向かって流れる。   The rich liquid is supplied through the rich liquid inlet 24 at the top of the tube side of the second regenerative heat exchanger 21. In this case, it is preferable to provide a pressure reducing valve or the like upstream of the supply port to decompress the rich liquid and generate a large amount of gas to reduce the amount of liquid descending the tube. As a result, a thin liquid film is formed on the tube wall surface, and a space through which gas passes is secured at the center. The liquid film is heated by the high-temperature lean liquid from the regeneration tower 6 flowing on the shell side, and further falls while generating gas. The generated gas flows upward through the central space.

ガスは、チューブ側頂部のガス出口２５から排出され、再生塔６に供給される。また、第２再生熱交換器２１の底部のセミリーン液出口２６から排出されるセミリーン液は、ポンプ２２によって再生塔６の上部に供給される。   The gas is discharged from the gas outlet 25 at the top on the tube side and supplied to the regeneration tower 6. Further, the semi-lean liquid discharged from the semi-lean liquid outlet 26 at the bottom of the second regenerative heat exchanger 21 is supplied to the upper part of the regeneration tower 6 by the pump 22.

このような構成によっても、上記第１の実施形態と同様に、第１再生熱交換器５では、液相のリッチ液だけをリーン液で加熱するので、機器をコンパクトにできる。また、偏流による伝熱性能劣化を抑制し、安定した運転を実現することができる。また、第２再生熱交換器２１においてリッチ液からガスを放出することで、水蒸気発生や二酸化炭素ガス解離時の潜熱を利用することができ、リーン液からの回収熱量を増大させることができる。   Even with such a configuration, as in the first embodiment, the first regenerative heat exchanger 5 heats only the liquid rich liquid with the lean liquid, so that the device can be made compact. In addition, it is possible to suppress heat transfer performance deterioration due to drift and to realize stable operation. Further, by releasing the gas from the rich liquid in the second regenerative heat exchanger 21, it is possible to use the latent heat at the time of water vapor generation or carbon dioxide gas dissociation, and the amount of heat recovered from the lean liquid can be increased.

（第４の実施形態）図４は、第４の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。本実施形態による二酸化炭素分離回収装置は、図１に示す第１の実施形態と比較して、シェルアンドチューブ型熱交換器である第２再生熱交換器２１を垂直設置し、チューブ側にリッチ液を上向きに流す点で相違する。   (Fourth Embodiment) FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a carbon dioxide separation and recovery apparatus according to a fourth embodiment. Compared with the first embodiment shown in FIG. 1, the carbon dioxide separation and recovery apparatus according to this embodiment has a second regenerative heat exchanger 21 that is a shell-and-tube heat exchanger installed vertically and is rich on the tube side. The difference is that the liquid flows upward.

第２再生熱交換器２１のチューブ側底部のリッチ液入口２４を介してリッチ液が供給される。再生塔６からの高温リーン液は、シェル側上部のリーン液入口２７を介して第２再生熱交換器２１に供給され、シェル側を下部に流れてリーン液出口２８から排出される。チューブ側を上昇するリッチ液は、高温リーン液によって加熱され、ガスを発生する。リッチ液は、第２再生熱交換器２１の頂部においてガスとセミリーン液とに分離し、ガスはガス出口２５から排出され、セミリーン液はセミリーン液出口２６から排出される。排出されたガスは再生塔６の上部に供給される。また、排出されたセミリーン液は、ポンプ２２によって再生塔６の上部に供給される。   The rich liquid is supplied through the rich liquid inlet 24 at the bottom of the tube side of the second regenerative heat exchanger 21. The high-temperature lean liquid from the regeneration tower 6 is supplied to the second regenerative heat exchanger 21 via the lean liquid inlet 27 on the upper shell side, flows downward on the shell side, and is discharged from the lean liquid outlet 28. The rich liquid rising on the tube side is heated by the high-temperature lean liquid to generate gas. The rich liquid is separated into a gas and a semi-lean liquid at the top of the second regenerative heat exchanger 21, the gas is discharged from the gas outlet 25, and the semi-lean liquid is discharged from the semi-lean liquid outlet 26. The discharged gas is supplied to the upper part of the regeneration tower 6. Further, the discharged semi-lean liquid is supplied to the upper portion of the regeneration tower 6 by the pump 22.

このような構成によっても、上記第１の実施形態と同様に、第１再生熱交換器５では、液相のリッチ液だけをリーン液で加熱するので、機器をコンパクトにできる。また、偏流による伝熱性能劣化を抑制し、安定した運転を実現することができる。また、第２再生熱交換器２１においてリッチ液からガスを放出することで、水蒸気発生や二酸化炭素ガス解離時の潜熱を利用することができ、リーン液からの回収熱量を増大させることができる。   Even with such a configuration, as in the first embodiment, the first regenerative heat exchanger 5 heats only the liquid rich liquid with the lean liquid, so that the device can be made compact. In addition, it is possible to suppress heat transfer performance deterioration due to drift and to realize stable operation. Further, by releasing the gas from the rich liquid in the second regenerative heat exchanger 21, it is possible to use the latent heat at the time of water vapor generation or carbon dioxide gas dissociation, and the amount of heat recovered from the lean liquid can be increased.

（第５の実施形態）図５は、第５の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。本実施形態による二酸化炭素分離回収装置は、図１に示す第１の実施形態と比較して、シェルアンドチューブ型熱交換器である第２再生熱交換器２１を垂直設置し、シェル側にリッチ液を上向きに流す点で相違する。   (Fifth Embodiment) FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a carbon dioxide separation and recovery apparatus according to a fifth embodiment. Compared with the first embodiment shown in FIG. 1, the carbon dioxide separation and recovery apparatus according to the present embodiment has a second regenerative heat exchanger 21 that is a shell-and-tube heat exchanger installed vertically and is rich on the shell side. The difference is that the liquid flows upward.

第２再生熱交換器２１のシェル側下部のリッチ液入口２４を介してリッチ液が供給される。また、再生塔６からの高温リーン液は、第２再生熱交換器２１のチューブ側上部のリーン液入口２７から供給され、底部のリーン液出口２８に向かって下降して流れる。このとき、リッチ液は高温リーン液により加熱され、ガスを発生しながら上昇してシェル側上部のノズルから気液二相の状態で排出される。気液二相のリッチ液は、気液分離器２９によりガスと液体とに分離され、ガスは再生塔６の上部に供給される。また、液体（セミリーン液）は、ポンプ２２によって再生塔６の上部に供給される。   The rich liquid is supplied through the rich liquid inlet 24 at the lower shell side of the second regenerative heat exchanger 21. Further, the high-temperature lean liquid from the regeneration tower 6 is supplied from the lean liquid inlet 27 at the upper side of the tube of the second regenerative heat exchanger 21 and flows downward toward the lean liquid outlet 28 at the bottom. At this time, the rich liquid is heated by the high-temperature lean liquid, rises while generating gas, and is discharged in a gas-liquid two-phase state from the nozzle on the shell side. The gas-liquid two-phase rich liquid is separated into gas and liquid by the gas-liquid separator 29, and the gas is supplied to the upper portion of the regeneration tower 6. The liquid (semi-lean liquid) is supplied to the upper part of the regeneration tower 6 by the pump 22.

なお、気液分離器２９を省略し、シェル側上部のノズルから、気液二相のリッチ液を再生塔６の上部に直接供給するようにしても良い。   Note that the gas-liquid separator 29 may be omitted, and the gas-liquid two-phase rich liquid may be directly supplied to the upper portion of the regeneration tower 6 from the nozzle on the shell side.

このような構成によっても、上記第１の実施形態と同様に、第１再生熱交換器５では、液相のリッチ液だけをリーン液で加熱するので、機器をコンパクトにできる。また、偏流による伝熱性能劣化を抑制し、安定した運転を実現することができる。また、第２再生熱交換器２１においてリッチ液からガスを放出することで、水蒸気発生や二酸化炭素ガス解離時の潜熱を利用することができ、リーン液からの回収熱量を増大させることができる。   Even with such a configuration, as in the first embodiment, the first regenerative heat exchanger 5 heats only the liquid rich liquid with the lean liquid, so that the device can be made compact. In addition, it is possible to suppress heat transfer performance deterioration due to drift and to realize stable operation. Further, by releasing the gas from the rich liquid in the second regenerative heat exchanger 21, it is possible to use the latent heat at the time of water vapor generation or carbon dioxide gas dissociation, and the amount of heat recovered from the lean liquid can be increased.

（第６の実施形態）図６は、第６の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。本実施形態による二酸化炭素分離回収装置は、図１に示す第１の実施形態と比較して、第２再生熱交換器２１に供給されるリッチ液の状態を監視する点で相違する。   (Sixth Embodiment) FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a carbon dioxide separation and recovery apparatus according to a sixth embodiment. The carbon dioxide separation and recovery apparatus according to the present embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the state of the rich liquid supplied to the second regenerative heat exchanger 21 is monitored.

図６に示すように、第１再生熱交換器５と第２再生熱交換器２１のリッチ液入口２４との間のリッチ液ラインに、圧力調整バルブ３０、リッチ液温度測定器３２、及びリッチ液圧力測定器３３が設けられている。圧力調整バルブ３０によりリッチ液の圧力が調整される。リッチ液温度測定器３２及びリッチ液圧力測定器３３は、第１再生熱交換器５から排出された（第２再生熱交換器２１に供給される）リッチ液の温度及び圧力を測定し、測定結果を制御装置３４に通知する。   As shown in FIG. 6, a pressure adjusting valve 30, a rich liquid temperature measuring device 32, and a rich liquid line are provided between the rich liquid inlet 24 of the first regenerative heat exchanger 5 and the second regenerative heat exchanger 21. A liquid pressure measuring device 33 is provided. The pressure of the rich liquid is adjusted by the pressure adjustment valve 30. The rich liquid temperature measuring device 32 and the rich liquid pressure measuring device 33 measure and measure the temperature and pressure of the rich liquid discharged from the first regeneration heat exchanger 5 (supplied to the second regeneration heat exchanger 21). The control unit 34 is notified of the result.

また、吸収塔１の底部にある液溜部から第１再生熱交換器５の入口部との間のリッチ液ラインに、リッチ液溶存二酸化炭素濃度測定器３１が設けられている。リッチ液溶存二酸化炭素濃度測定器３１は、吸収塔１から排出された（第１再生熱交換器５に供給される）リッチ液の溶存二酸化炭素濃度を測定し、測定結果を制御装置３４に通知する。   Further, a rich liquid dissolved carbon dioxide concentration measuring device 31 is provided in a rich liquid line between a liquid reservoir at the bottom of the absorption tower 1 and an inlet of the first regeneration heat exchanger 5. The rich liquid dissolved carbon dioxide concentration measuring device 31 measures the dissolved carbon dioxide concentration of the rich liquid discharged from the absorption tower 1 (supplied to the first regeneration heat exchanger 5) and notifies the control device 34 of the measurement result. To do.

制御装置３４は、二酸化炭素分離回収装置で使用されている吸収液の気液平衡データを用いて、リッチ液溶存二酸化炭素濃度測定器３１、リッチ液温度測定器３２から得られる測定値を基に、第１再生熱交換器５内でリッチ液がガスを発生する直前の液相状態を保ち続けることができる圧力値を算出する。そして、制御装置３４は、第１再生熱交換器５の出口圧力、即ちリッチ液圧力測定器３３の測定値が、算出した圧力値以上となるように、調整バルブ３０を制御する。   Based on the measurement values obtained from the rich liquid dissolved carbon dioxide concentration measuring device 31 and the rich liquid temperature measuring device 32, the control device 34 uses the vapor-liquid equilibrium data of the absorption liquid used in the carbon dioxide separation and recovery device. Then, a pressure value that can maintain the liquid phase state immediately before the rich liquid generates gas in the first regenerative heat exchanger 5 is calculated. And the control apparatus 34 controls the adjustment valve 30 so that the outlet pressure of the 1st reproduction | regeneration heat exchanger 5, ie, the measured value of the rich liquid pressure measuring device 33, becomes more than the calculated pressure value.

これにより、リッチ液は、第１再生熱交換器５では液相、第２再生熱交換器２１では気液二相という状態を安定して保ちながら運転を継続することができる。   As a result, the rich liquid can continue to operate while stably maintaining the liquid phase in the first regeneration heat exchanger 5 and the gas-liquid two phase in the second regeneration heat exchanger 21.

また、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様に、第１再生熱交換器５では、液相のリッチ液だけをリーン液で加熱するので、機器をコンパクトにできる。また、偏流による伝熱性能劣化を抑制し、安定した運転を実現することができる。また、第２再生熱交換器２１においてリッチ液からガスを放出することで、水蒸気発生や二酸化炭素ガス解離時の潜熱を利用することができ、リーン液からの回収熱量を増大させることができる。   Further, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the first regenerative heat exchanger 5 heats only the liquid rich liquid with the lean liquid, and thus the apparatus can be made compact. In addition, it is possible to suppress heat transfer performance deterioration due to drift and to realize stable operation. Further, by releasing the gas from the rich liquid in the second regenerative heat exchanger 21, it is possible to use the latent heat at the time of water vapor generation or carbon dioxide gas dissociation, and the amount of heat recovered from the lean liquid can be increased.

（第７の実施形態）図７は、第７の実施形態による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。本実施形態による二酸化炭素分離回収装置は、図１に示す第１の実施形態と比較して、吸収塔１から排出されたリッチ液を分流し、一方を第１再生熱交換器５へ供給し、他方を二酸化炭素発生器３６に供給する点で異なる。   (Seventh Embodiment) FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a carbon dioxide separation and recovery apparatus according to a seventh embodiment. Compared with the first embodiment shown in FIG. 1, the carbon dioxide separation and recovery apparatus according to the present embodiment diverts the rich liquid discharged from the absorption tower 1 and supplies one to the first regenerative heat exchanger 5. The other is that the other is supplied to the carbon dioxide generator 36.

図７に示すように、吸収塔１から排出されたリッチ液は、分流装置３５で第１リッチ液Ｒ１と第２リッチ液Ｒ２とに分流される。第１リッチ液Ｒ１は第１再生熱交換器５に供給され、リーン液と熱交換し、加熱される。第１リッチ液Ｒ１は液相の状態で第１再生熱交換器５から排出され、第２再生熱交換器２１においてさらに加熱され、気液二相となる。   As shown in FIG. 7, the rich liquid discharged from the absorption tower 1 is diverted into the first rich liquid R1 and the second rich liquid R2 by the diversion device 35. The first rich liquid R1 is supplied to the first regenerative heat exchanger 5, exchanges heat with the lean liquid, and is heated. The first rich liquid R1 is discharged from the first regenerative heat exchanger 5 in a liquid state, and further heated in the second regenerative heat exchanger 21 to become a gas-liquid two-phase.

第２リッチ液Ｒ２は、二酸化炭素発生器３６に供給される。二酸化炭素発生器（熱交換器）３６は、再生塔６の頂部から排出される高温のガスを用いて第２リッチ液Ｒ２を加熱する。これにより、再生塔６の頂部から排出されるガスが保有する熱を、第２リッチ液Ｒ２に回収できるので、リボイラー８に投入するエネルギ量をさらに削減することができる。   The second rich liquid R2 is supplied to the carbon dioxide generator 36. The carbon dioxide generator (heat exchanger) 36 heats the second rich liquid R2 using a high-temperature gas discharged from the top of the regeneration tower 6. Thereby, since the heat which the gas discharged | emitted from the top part of the regeneration tower 6 hold | maintains can be collect | recovered in 2nd rich liquid R2, the amount of energy thrown into the reboiler 8 can further be reduced.

また、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様に、第１再生熱交換器５では、液相のリッチ液だけをリーン液で加熱するので、機器をコンパクトにできる。また、偏流による伝熱性能劣化を抑制し、安定した運転を実現することができる。また、第２再生熱交換器２１においてリッチ液からガスを放出することで、水蒸気発生や二酸化炭素ガス解離時の潜熱を利用することができ、リーン液からの回収熱量を増大させることができる。   Further, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the first regenerative heat exchanger 5 heats only the liquid rich liquid with the lean liquid, and thus the apparatus can be made compact. In addition, it is possible to suppress heat transfer performance deterioration due to drift and to realize stable operation. Further, by releasing the gas from the rich liquid in the second regenerative heat exchanger 21, it is possible to use the latent heat at the time of water vapor generation or carbon dioxide gas dissociation, and the amount of heat recovered from the lean liquid can be increased.

なお、本実施形態において、二酸化炭素発生器３６を省略し、第２リッチ液Ｒ２を再生塔６の頂部付近に直接供給し、再生塔６の内部で高温のガスと接触させても、同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the carbon dioxide generator 36 may be omitted, and the second rich liquid R2 may be directly supplied to the vicinity of the top of the regeneration tower 6 and brought into contact with a high-temperature gas inside the regeneration tower 6. An effect can be obtained.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、再生熱交換器における回収熱量を増大させ、かつ二酸化炭素分離回収装置を安定的に運転することができる。   According to at least one embodiment described above, the amount of recovered heat in the regenerative heat exchanger can be increased, and the carbon dioxide separation and recovery apparatus can be operated stably.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１ 吸収塔
５ 第１再生熱交換器
６ 再生塔
８ リボイラー
２１ 第２再生熱交換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Absorption tower 5 1st regeneration heat exchanger 6 Regeneration tower 8 Reboiler 21 2nd regeneration heat exchanger

Claims (4)

二酸化炭素含有ガスが導入され、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収したリッチ液を排出する吸収塔と、
吸収液を加熱して、前記吸収液から二酸化炭素を含むガスを放出させ、前記リッチ液よりも二酸化炭素濃度の低いリーン液を排出する再生塔と、
前記リーン液を用いて前記リッチ液を加熱する第１再生熱交換器及び第２再生熱交換器と、
を備え、
前記第１再生熱交換器は、プレート型熱交換器であり、前記吸収塔から排出された前記リッチ液を、前記第２再生熱交換器から排出された前記リーン液を用いて加熱し、液相のリッチ液を排出し、
前記第２再生熱交換器は、シェルアンドチューブ型熱交換器であり、前記第１再生熱交換器から排出された液相の前記リッチ液を、前記再生塔から排出された前記リーン液を用いて加熱し、前記リッチ液から水蒸気及び二酸化炭素ガスを発生させ、
前記第１再生熱交換器から排出された前記リーン液が前記吸収塔に供給され、
前記第２再生熱交換器から排出された前記リッチ液、前記水蒸気及び二酸化炭素ガスが前記再生塔に供給され、
前記第１再生熱交換器に供給されるリッチ液の二酸化炭素濃度を測定する第１測定器と、
前記第１再生熱交換器から排出されるリッチ液の温度を測定する第２測定器と、
前記第１再生熱交換器から排出されるリッチ液の圧力を測定する第３測定器と、
前記第１再生熱交換器から排出されるリッチ液の圧力を調整する圧力調整バルブと、
前記第１測定器及び前記第２測定器を用いて前記第１再生熱交換器から排出されるリッチ液が液相状態を保つ圧力値を算出し、前記第３測定器の測定結果が算出した圧力値以上となるように前記圧力調整バルブを制御する制御装置と、
をさらに備えることを特徴とする二酸化炭素分離回収装置。 An absorption tower that introduces a carbon dioxide-containing gas, contacts an absorption liquid that absorbs carbon dioxide, and discharges a rich liquid that has absorbed carbon dioxide;
A regenerating tower that heats the absorbing liquid, releases a gas containing carbon dioxide from the absorbing liquid, and discharges a lean liquid having a lower carbon dioxide concentration than the rich liquid;
A first regenerative heat exchanger and a second regenerative heat exchanger that heat the rich liquid using the lean liquid;
With
The first regenerative heat exchanger is a plate heat exchanger, and the rich liquid discharged from the absorption tower is heated using the lean liquid discharged from the second regenerative heat exchanger, Drain the rich liquid of the phase,
The second regenerative heat exchanger is a shell-and-tube heat exchanger, and the rich liquid in the liquid phase discharged from the first regenerative heat exchanger is used as the lean liquid discharged from the regeneration tower. To generate water vapor and carbon dioxide gas from the rich liquid,
The lean liquid discharged from the first regenerative heat exchanger is supplied to the absorption tower;
The rich liquid discharged from the second regeneration heat exchanger, the water vapor and carbon dioxide gas are supplied to the regeneration tower ;
A first measuring device for measuring the carbon dioxide concentration of the rich liquid supplied to the first regenerative heat exchanger;
A second measuring device for measuring the temperature of the rich liquid discharged from the first regenerative heat exchanger;
A third measuring device for measuring the pressure of the rich liquid discharged from the first regenerative heat exchanger;
A pressure adjusting valve for adjusting the pressure of the rich liquid discharged from the first regenerative heat exchanger;
Using the first measuring device and the second measuring device, a pressure value for maintaining the liquid phase state of the rich liquid discharged from the first regenerative heat exchanger was calculated, and the measurement result of the third measuring device was calculated. A control device for controlling the pressure regulating valve so as to be equal to or higher than a pressure value;
A carbon dioxide separation and recovery device , further comprising: 前記吸収塔から排出されたリッチ液を第１リッチ液及び第２リッチ液に分流する分流装置をさらに備え、
前記第１リッチ液は前記第１再生熱交換器に供給され、
前記第２リッチ液は、前記再生塔から排出される前記二酸化炭素を含むガスにより加熱されることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素分離回収装置。 A diversion device for diverting the rich liquid discharged from the absorption tower into the first rich liquid and the second rich liquid;
The first rich liquid is supplied to the first regenerative heat exchanger;
The carbon dioxide separation and recovery apparatus according to claim 1, wherein the second rich liquid is heated by a gas containing the carbon dioxide discharged from the regeneration tower. 前記第２再生熱交換器はケトルリボイラー型熱交換器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の二酸化炭素分離回収装置。 The carbon dioxide separation and recovery device according to claim 1 or 2 , wherein the second regenerative heat exchanger is a kettle reboiler type heat exchanger. 吸収塔、再生塔、プレート型の第１再生熱交換器、及びシェルアンドチューブ型の第２再生熱交換器を備える二酸化炭素分離回収装置の運転方法であって、
前記吸収塔において、二酸化炭素含有ガスと前記第１再生熱交換器から排出されたリーン液とを接触させ、二酸化炭素を吸収したリッチ液を前記吸収塔から排出し、
前記第１再生熱交換器において、前記吸収塔から排出された前記リッチ液を、前記第２再生熱交換器から排出されたリーン液を用いて加熱し、液相のリッチ液を排出し、
前記第２再生熱交換器において、前記第１再生熱交換器から排出された液相の前記リッチ液を、前記再生塔から排出されたリーン液を用いて加熱し、前記リッチ液から水蒸気及び二酸化炭素ガスを発生させ、
前記第２再生熱交換器から排出された前記リッチ液、前記水蒸気及び二酸化炭素ガスを前記再生塔に供給し、前記リッチ液から二酸化炭素を含むガスを放出させ、前記リッチ液よりも二酸化炭素濃度の低い前記リーン液を排出し、
前記第１再生熱交換器に供給されるリッチ液の二酸化炭素濃度を第１測定器により測定し、
前記第１再生熱交換器から排出されるリッチ液の温度を第２測定器により測定し、
前記第１再生熱交換器から排出されるリッチ液の圧力を第３測定器により測定し、
前記第１再生熱交換器から排出されるリッチ液の圧力を圧力調整バルブにより調整し、
制御装置が、前記第１測定器及び前記第２測定器を用いて前記第１再生熱交換器から排出されるリッチ液が液相状態を保つ圧力値を算出し、前記第３測定器の測定結果が算出した圧力値以上となるように前記圧力調整バルブを制御することを特徴とする二酸化炭素分離回収装置の運転方法。 An operation method of a carbon dioxide separation and recovery device comprising an absorption tower, a regeneration tower, a plate-type first regeneration heat exchanger, and a shell-and-tube second regeneration heat exchanger,
In the absorption tower, the carbon dioxide-containing gas is brought into contact with the lean liquid discharged from the first regeneration heat exchanger, and the rich liquid that has absorbed carbon dioxide is discharged from the absorption tower.
In the first regenerative heat exchanger, the rich liquid discharged from the absorption tower is heated using the lean liquid discharged from the second regenerative heat exchanger, and a liquid rich liquid is discharged,
In the second regenerative heat exchanger, the rich liquid in the liquid phase discharged from the first regenerative heat exchanger is heated using the lean liquid discharged from the regeneration tower, and water vapor and carbon dioxide are discharged from the rich liquid. Generate carbon gas,
The rich liquid discharged from the second regenerative heat exchanger, the water vapor and carbon dioxide gas are supplied to the regeneration tower, a gas containing carbon dioxide is released from the rich liquid, and the carbon dioxide concentration is higher than that of the rich liquid. the lean solution discharged low,
The carbon dioxide concentration of the rich liquid supplied to the first regenerative heat exchanger is measured by the first measuring device,
Measuring the temperature of the rich liquid discharged from the first regenerative heat exchanger with a second measuring device;
Measuring the pressure of the rich liquid discharged from the first regenerative heat exchanger with a third measuring instrument;
Adjusting the pressure of the rich liquid discharged from the first regenerative heat exchanger by a pressure adjusting valve;
The control device uses the first measuring device and the second measuring device to calculate a pressure value at which the rich liquid discharged from the first regenerative heat exchanger maintains a liquid phase state, and the measurement by the third measuring device A method for operating a carbon dioxide separation and recovery device , wherein the pressure control valve is controlled so that a result is equal to or greater than a calculated pressure value .
JP2013106435A 2013-05-20 2013-05-20 Carbon dioxide separation and recovery device and operation method thereof Expired - Fee Related JP6157925B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013106435A JP6157925B2 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Carbon dioxide separation and recovery device and operation method thereof
US14/163,268 US9248397B2 (en) 2013-05-20 2014-01-24 Carbon dioxide separating and capturing apparatus and method of operating same
EP14152866.1A EP2805757B1 (en) 2013-05-20 2014-01-28 Carbon dioxide separating and capturing apparatus and method of operating the same
AU2014200565A AU2014200565B2 (en) 2013-05-20 2014-01-31 Carbon dioxide separating and capturing apparatus and method of operating same
CN201410059738.5A CN104174257B (en) 2013-05-20 2014-02-21 Carbon dioxide separation and acquisition equipment and method of operating thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013106435A JP6157925B2 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Carbon dioxide separation and recovery device and operation method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014226583A JP2014226583A (en) 2014-12-08
JP6157925B2 true JP6157925B2 (en) 2017-07-05

Family

ID=49999843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013106435A Expired - Fee Related JP6157925B2 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Carbon dioxide separation and recovery device and operation method thereof

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9248397B2 (en)
EP (1) EP2805757B1 (en)
JP (1) JP6157925B2 (en)
CN (1) CN104174257B (en)
AU (1) AU2014200565B2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101421611B1 (en) * 2013-06-04 2014-07-22 한국전력기술 주식회사 Apparatus for separating CO2 having sensible heat recovery using decompression and phase separation
KR101550618B1 (en) * 2014-01-14 2015-09-07 현대자동차 주식회사 Reboiling device and regeneration tower
KR101646125B1 (en) * 2015-02-16 2016-08-12 현대자동차 주식회사 Gas capturing plant
CN106731600A (en) * 2016-12-20 2017-05-31 新疆敦华石油技术股份有限公司 A kind of collecting carbonic anhydride liquefying plant
CN106914104B (en) * 2017-04-18 2022-08-12 长沙紫宸科技开发有限公司 Absorption-regenerator suitable for continuously capturing carbon dioxide in flue gas
CN107243258A (en) * 2017-07-20 2017-10-13 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 The regenerating unit and method of sour gas trapping solution in a kind of power-plant flue gas
CN108801036A (en) * 2018-06-22 2018-11-13 沈阳汇博热能设备有限公司 A kind of kettle type reboiler tube bank limiting device
CN114632402B (en) * 2020-12-16 2022-11-11 中冶京诚工程技术有限公司 Trapping method of flue gas carbon dioxide trapping system
CN113828120A (en) * 2021-11-01 2021-12-24 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 Low-energy-consumption marine diesel engine flue gas CO2Trapping system
CN114272735B (en) * 2021-12-27 2022-11-25 北京华源泰盟节能设备有限公司 Flue gas waste heat utilization and carbon capture integrated system
CN114712990B (en) * 2022-03-17 2023-08-08 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 CO (carbon monoxide) 2 Regeneration device and process method
CN115212710A (en) * 2022-07-22 2022-10-21 碳索(杭州)能源环境科技有限公司 Is suitable for ultralow-concentration CO 2 Carbon capture system of flue gas

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2882950B2 (en) * 1992-09-16 1999-04-19 関西電力株式会社 Method for removing carbon dioxide in flue gas
JP4274846B2 (en) 2003-04-30 2009-06-10 三菱重工業株式会社 Carbon dioxide recovery method and system
JP4690659B2 (en) 2004-03-15 2011-06-01 三菱重工業株式会社 CO2 recovery device
DE102005040531A1 (en) 2005-08-26 2007-03-22 Siemens Ag Power source, control device and method for operating the control device
JP2010201379A (en) * 2009-03-04 2010-09-16 Toshiba Corp Carbon dioxide recovery system
JP5383338B2 (en) * 2009-06-17 2014-01-08 三菱重工業株式会社 CO2 recovery device and CO2 recovery method
JP5697411B2 (en) 2010-11-17 2015-04-08 株式会社東芝 Carbon dioxide recovery device and carbon dioxide recovery method
US8845790B2 (en) * 2011-01-06 2014-09-30 Alstom Technology Ltd Method and system for removal of gaseous contaminants
JP5658101B2 (en) * 2011-07-06 2015-01-21 Ｊｆｅスチール株式会社 CO2 recovery device and recovery method
EP2570164B1 (en) 2011-09-16 2013-10-23 MT-Biomethan GmbH Device and method for removing carbon dioxide from biogas by means of absorption

Also Published As

Publication number Publication date
EP2805757B1 (en) 2015-12-02
CN104174257B (en) 2016-09-07
AU2014200565B2 (en) 2015-10-01
JP2014226583A (en) 2014-12-08
CN104174257A (en) 2014-12-03
US9248397B2 (en) 2016-02-02
AU2014200565A1 (en) 2014-12-04
EP2805757A1 (en) 2014-11-26
US20140338394A1 (en) 2014-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6157925B2 (en) Carbon dioxide separation and recovery device and operation method thereof
JP5582960B2 (en) Carbon dioxide separation and recovery system and reboiler heat input measurement method
JP5331587B2 (en) Carbon dioxide recovery system
JP5767609B2 (en) Carbon dioxide recovery device and operation method thereof
JP5659176B2 (en) Carbon dioxide recovery device and carbon dioxide recovery method
JP5349221B2 (en) Carbon dioxide recovery device
JP5741690B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
JP6180793B2 (en) Carbon dioxide recovery device and carbon dioxide recovery method
JP2010201379A (en) Carbon dioxide recovery system
JP5586358B2 (en) Carbon dioxide separation and recovery system and operation method thereof
JP5646524B2 (en) Carbon dioxide separation and recovery system and operation method thereof
JP6560938B2 (en) Absorption tower with absorption reaction separator
JP5720463B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
JP2019103973A (en) Carbon dioxide recovery system and operation method thereof
JP2011125824A (en) System for separating/recovering carbon dioxide
JP6225574B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
JP2019118902A (en) Carbon dioxide recovery system and method for operation thereof
JP6618840B2 (en) Carbon dioxide recovery system and carbon dioxide recovery method
JP2015097986A (en) Distillation column, liquid heating method, and carbon dioxide recovery apparatus and carbon dioxide recovery method using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160212

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170328

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170414

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170509

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170607

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6157925

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees